Xem mẫu

  1. Chu tr×nh lµm viÖc, lËp Chương 5: tr×nh vµ cÊu tróc ch−¬ng tr×nh cña PLC PLC thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh theo mét chu tr×nh kÝn ®−îc lÆp l¹i liªn tôc cho ®Õn khi nµo cã lÖnh dõng. Mçi vßng lÆp hay cßn gäi lµ vßng quÐt ®−îc b¾t ®Çu b»ng viÖc quÐt c¸c sè liÖu tõ c¸c kªnh vµo/ra, chuyÓn c¸c sè liÖu nµy ®Õn vïng nhí ®Öm ®Çu vµo/ra, tiÕp theo lµ b−íc thùc hiÖn c¸c lÖnh tiÕp theo cña ch−¬ng tr×nh nh− thùc hiÖn c¸c phÐp tÝnh logic, c¸c phÐp tÝnh sè häc ®Ó x¸c ®Þnh c¸c t¸c ®éng ®iÒu khiÓn, b−íc kÕ tiÕp lµ chuyÓn d÷ liÖu tõ bé nhí ®Öm ®Çu ra ®Õn c¸c kªnh ra. Khi cã mét lÖnh dõng nµo ®ã xuÊt hiÖn th× PLC sÏ dõng c¸c ho¹t ®éng x− lý th«ng tin vµ truyÒn tin ®Ó kiÓm tra khèi ch−¬ng tr×nh t−¬ng øng víi lÖnh ng¾t. QuÐt c¸c d÷ liÖu vµo/ra N¹p vµo vïng nhí ®Öm Vßng quÐt cña Thùc hiÖn c¸c b−íc ch−¬ng tr×nh ch−¬ng tr×nh ChuyÓn d÷ liÖu tõ vïng nhí ®Öm ®Õn ®Çu ra 1
  2. Vßng quÐt cµng Ýt lÖnh dõng th× thùc hiÖn cµng nhanh. NÕu ch−¬ng tr×nh ho¹t ®éng b×nh th−êng th× chu kú cña mçi vßng quÐt cã ®é dµi nh− nhau. Tèc ®é quÐt cµng cao th× cã thÓ cho phÐp nhËp ®−îc nhiÒu sè liÖu gÇn nh− ®ång thêi trong thêi gian quÐt, vµ nh− vËy kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn ®−îc ®ång thêi nhiÒu ®¹i l−îng lµ hoµn toµn cã thÓ thùc hiÖn ®−îc. Kh¶ n¨ng xö lý tÝn hiÖu trong mét chu tr×nh ®iÒu khiÓn kh«ng cã hiÖn t−îng trÔ cßn ®−îc gäi lµ ®iÒu khiÓn trong thêi gian thùc. C¸c PLC vµ c¸c PC ngµy nay cã tèc ®é xö lý rÊt cao nªn chÊt l−îng cña c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn sè kh«ng kÐm chÊt l−îng cña c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn t−¬ng tù. Chu kú quÐt cña PLC th−êng vµo kho¶ng tõ 1 ®Õn 25 mi li gi©y. Thêi gian quÐt ®Çu vµo vµ ®Çu ra t−¬ng ®èi ng¾n so víi chu kú quÐt cña PLC. PhÇn lín thêi gian dïng cho viÖc tÝnh to¸n c¸c hµm ®iÒu khiÓn. Th«ng th−êng ch−¬ng tr×nh ®−îc n¹p vµo PLC bëi bé lËp tr×nh cÇm tay (h×nh 1.23), thiÕt bÞ lËp tr×nh chuyªn dông (h×nh 1.24) hay m¸y tÝnh c¸ nh©n (h×nh 1.25). Bé lËp tr×nh cÇm tay th−êng dïng cho c¸c PLC rÎ tiÒn, ®¬n gi¶n. Bé lËp tr×nh chuyªn dông ®−îc trang bÞ mµn h×nh vµ c¸c phÝm t−¬ng øng víi c¸c phÇn tö cña s¬ ®å thang ®Ó tiÖn cho viÖc lËp tr×nh. C¸c thiÕt bÞ nµy cho phÐp kiÓm tra viÖc thùc hiÖn c¸c lÖnh cña ch−¬ng tr×nh trong thêi gian thùc. Ngµy nay ta th−ßng sö dông c¸c phÇn mÒm lËp tr×nh cho PLC trªn m¸y tÝnh vµ sau khi chay thö m« pháng cã thÓ n¹p vµo PLC th«ng qua cæng RS232. Bé n¹p EPROM cho phÐp n¹p ch−¬ng tr×nh ghi trªn EPROM vµo bé nhí cña PLC. ThiÕt bÞ m« pháng th−êng g¾n víi c¸c ®i èt quang ®iÖn LED hoÆc c¸c c«ang t¾c ®Ó thö nghiÖm c¸c b−íc cña ch−¬ng tr×nh logic. Bé xö lý ®å ho¹ th−êng dïng ®Ó lµm giao diÖn gi÷a hÖ thèng m« pháng vµ hÖ thèng hiÓn thÞ b»ng mµn h×nh. C¸c PLC ho¹t ®éng liªn tôc tõ lóc ®−îc bËt lªn. Kh¸c víi m¸y tÝnh th«ng th−êng, PLC kh«ng cÇn cã hÖ ®iÒu hµnh, kh«ng cÇn cã phÇn mÒm nµo ngoµi phÇn mÒm cña ng−êi sö dông vµ riªng ®èi víi c¸c m¸y CNC hoÆc r« bèt cã thÓ cã thªm phÇn mÒm ®å ho¹ dïng cho m« pháng c¸c qu¸ tr×nh gia c«ng hay c¸c ho¹t ®éng cña r« bèt . PLC lÇn l−ît ®äc c¸c ®Çu vµo, thùc hiÖn tÝnh to¸n, x¸c ®Þnh c¸c t¸c ®éng ®iÒu khiÓn, truÒn c¸c t¸c ®«ng ®iÒu khiÓn ®Õn ®Çu ra vµ lÆp l¹i. KÕt nèi víi m« ®un vµo lµ c¸c ®¹i l−îng vËt lý. C¸c ®¹i l−îng vµo nµy cã thÓ lµ cã hai d¹ng: - c¸c ®¹i l−îng t−¬ng tù (analog): lµ c¸c ®¹i l−îng ®Õn tõ c¸c c¶m biÕn t−¬ng tù. - c¸c ®¹i l−îng l« gÝc: lµ c¸c ®¹i l−îng thÓ hiÖn c¸c tr¹ng th¸i hay c¸c ®iÒu kiÖn ®Ó thùc hiÖn mét hµm l« gÝc hay chÝnh lµ c¸c quyÕt ®Þnh l« gÝc. C¸c ®¹i l−îng nµy ®ªn tõ c¸c c«ng t¾c, c¶m biÕn sè. C¸c m« ®un ra kÕt nèi c¸c ®Çu ra víi c¸c ®éng c¬, c¸c cuén hót, c¸c ®Ìn 2 tÝn hiÖu vv. T¸c
  3. ®éng cña ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn lµ c¸c thao t¸c khëi ®éng ®éng c¬, dõng ®éng c¬, bËt/t¾t ®Ìn, kÝch ho¹t mét c¬ cÊu nµo ®ã vv. TÊt c¶ c¸c PLC ®Òu thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng ®iÒu khiÓn vÒ mÆt b¶n chÊt lµ gièng nhau. Tuy nhiªn vÒ c¸ch thÓ b»ng lËp tr×nh cã thÓ kh¸c nhau, phô thuéc vµo nhµ s¶n xuÊt PLC. Mçi ®Çu vµo cña PLC ®−îc nèi víi mét hay nhiÒu thiÕt bÞ mµ qua ®ã dßng ®iÖn bÞ chÆn lai hay ®−îc cho ®i qua. NÕu cã ®iÖn ¸p trªn ®Çu vµo th× ®Çu vµo ®ã ®−îc ®−îc xem nh− ®ang ë tr¹ng th¸i bËt. Ng−îc l¹i nÕu kh«ng cã ®iÖn ¸p trªn ®Çu vµo, cã nghÜa lµ ®Çu vµo ®ang ë tr¹ng th¸i t¾t. PLC kiÓm tra tr¹ng th¸i c¸c ®Çu vµo vµ so s¸nh víi ch−¬ng tr×nh l« gÝc ®Ó ®ãng hay ng¾t tÝn hiÖu ®iÖn ¸p trªn ®Çu ra. C¸c PLC kh«ng cÇn biÕt ®Õn c¸c c¸c thiÕt bÞ cã ®−îc kÕt nèi vµo nã qua m« ®un vµo hay m« ®un ra hay kh«ng, mµ chóng chØ ®¬n gi¶n lµ kiÓm 3
  4. tra c¸c tr¹ng th¸i cña c¸c ®Çu vµo vµ bËt hay t¾t c¸c ®Çu ra t−¬ng øng víi l« gÝc cña ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn. Mçi vßng ®iÒu khiÓn hoµn thµnh ®−îc gäi lµ mét chu kú quÐt. Thêi gian cña mét chu kú lµ rÊt quan trong, v× nã liªn quan ®Õn sè l−îng c¸c ®Çy ra cã thÓ ®iÒu khiÓn ®−îc cña PLC. Thêi gian chu kú cµng nhá PLC cµng hoath ®éng nhanh, cµng cã thÓ ®iÒu khiÓn ®−îc nhiÒu ®¹i l−îng vËt lý kh¸c nhau. ChÝnh v× vËy PLC trë nªn thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn lý t−ëng cho c¸c m¸y vµ thiÕt bÞ c«ng nghiÖp. Khi ch−a cã ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn PLC kh«ng thÓ ho¹t ®éng ®−îc. PLC chØ ho¹t ®éng khi ®· cã ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn n¹p vµo bé nhí cña nã. Ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn cã thÓ n¹p vµo PLC b»ng 3 ph−¬ng ph¸p kh¸c nhau: - LËp tr×nh nhê c¸c phÇn mÒm lËp tr×nh trªn m¸y tÝnh vµ n¹p ch−¬ng tr×nh lªn PLC qua cæng RS232 hay qua cæng kÕt nèi víi m¹ng LAN hay m¹ng Internet. M¸y tÝnh c¸ nh©n lµ ph−¬ng tiÖn lËp tr×nh tèt nhÊt cho PLC, bëi v× chøng ta cã thÓ quan s¸t ®−îc nhiÒu dßng lÖnh trªn mµn h×nh, so¹n th¶o vµ truy cËp vµo ch−¬ng tr×nh dÔ dµng. §iÒu bÊt tiÖn lµ m¸y tÝnh c¸ nh©n kh«ng thÝch hîp l¾m víi m«i tr−êng c«ng nghiÖp vµ kh¶ n¨ng di chuyÓn kÐm. - LËp tr×nh b»ng thiÕt bÞ lËp tr×nh s¸ch tay: lËp tr×nh trùc tiÕp vµo bé nhí cña PLC. ThiÕt bÞ nµy kh«ng dÔ sö dông nh− m¸y tÝnh, nh÷ng l¹i tiÖn cho viÖc mang ®i theo ng−êi. LËp tr×nh ®−îc thùc hiÖn tõng dßng lÖnh t−¬ng øng víi tõng bËc cña s¬ ®å thang. - LËp tr×nh trªn m¸y tÝnh, n¹p lªn thÎ nhí vµ sau ®ã n¹p tõ thÎ nhí vµo PLC qua cæng tiªu chuÈn. C¸c thÎ nhí EEPROM lµ c¸c bé nhí ROM cã thÓ xo¸ vµ lËp tr×nh l¹i ®−îc b»ng ®iÖn. ¦u ®iÓm cña EEPROM lµ nã cã thÓ thay ®æi ch−¬ng tr×nh cña PLC b»ng c¸ch c¾m vµo cæng cña PLC. H×nh 1.23. ThiÕt bÞ lËp tr×nh cÇn tay PG 605 cña Siemens 4
  5. H×nh 1.24. ThiÕt bÞ lËp tr×nh chuyªn dông PG 730C Trªn h×nh 1.25 lµ kÕt nèi m¸y tÝnh PC ®Ó lËp tr×nh vµ n¹p vµo PLC qua cæng nèi tiªu chuÈn. H×nh 1.25. KÕt nèi m¸y tÝnh vµ PLC Khi n¹p ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn tõ PC ®Õn PLC, ®Ó ch−¬ng tr×nh cã thÓ ch¹y ®−îc, nã ph¶i ®−îc n¹p vµo bé nhí cña bé xö lý. Khi n¹p ch−¬ng tr×nh trùc tiÕp tõ PC cÇn ph¶I chó ý c¸c thao t¸c sau: 1. TÊt c¶ c¸c phÇn tö cã liªn quan ®Õn PLC ph¶i ®−îc ng¾t ®iÖn. 2. Nèi PC víi PLC theo ®óng nh− h×nh 1.25. Nh− vËy PhÇn mÒm PLC ®−îc phÐp trao ®æi víi bé xö lý cña PLC. 3. ChuyÓn c«ng t¾c trªn bé xö lý sang chÕ ®é ®iÒu khiÓn tõ xa. 4. BËt c«ng t¾c nguån ®Ó cÊp ®iÖn vµo PLC vµ c¸c bé phËn cña nã. 5. Thùc hiÖn b−íc t¶i ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn tõ PC vÒ PLC. 6. Khi viÖc t¶i ch−¬ng tr×nh ®· hoµn tÊt, chuyÓn sang chÕ ®é gi¸n tiÕp, ngõng kÕt n«i víi PC (stay offline). Lóc nµy PLC cã thÓ ch¹y ch−¬ng tr×nh míi n¹p vÒ. 5
  6. PhÇn mÒm lËp tr×nh cho PLC còng cho phÐp PC truy cËp trùc tiÕp vµo ch−¬ng tr×nh ®ang l−u trong bé nhí cña PLC. Khi ®ang ë chÕ ®é truy cËp trùc tiÕp (online), ch−¬ng tr×nh trong bé nhí cña PLC sÏ ®−îc hiÓn thÞ lªn mµn h×nh PC. NÕu ta ®ang cã mét ch−¬ng tr×nh nµo ®ã më s½n kh¸c víi ch−¬ng tr×nh cña PLC, th× phÇn mÒm lËp tr×nh sÏ tù ®éng ®ãng nã l¹i vµ chØ më ch−¬ng tr×nh cã trong PLC mµ th«i. Trªn mµn h×nh cña phÇn mÒm sÏ cã cöa sæ víi tÝn hiÖu b¸o ta ®ang ë chÕ ®é truy cËp trùc tiÕp. Lóc nµy ta cã thÓ thay ®æi chÕ ®é lµm viÖc cña PLC tõ chÕ ®é gi¸n tiÕp (offline) sang ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn tõ xa. Thùc hiÖn viÖc ch¹y ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn tõ phÇn mÒm lËp tr×nh trªn PC, ta cã thÓ theo dâi ®−îc tõng b−íc thùc hiÖn trªn s¬ ®å thang. PhÇn mÒm lËp tr×nh cßn cho phÐp dõng ch−¬ng tr×nh ®ang ch¹y trªn PLC, khi chuyÓn sang chÕ ®é ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn tõ xa. §Ó nhËn biÕt tÝnh n¨ng cña mét PLC nµo ®ã ta ph¶i dùa vµo ®Æc tÝnh kü thuËt cña PLC ®ã. VÝ dô PLC Simatic S5 –100U cña Siemens cã c¸c ®Æc tÝnh sau: - Dung l−îng nhí: 1024 lÖnh - Bé nhí tÜnh: EPROM vµ EEPROM - Thêi gian thùc hiÖn mét phÐp tÝnh nhi ph©n: 70µs - Thêi gian chu kú: 300ms - BiÕn tr¹ng th¸i : 1024, trong ®ã 512 lµ biÕn tÜnh, tøc lµ c¸c biÕn cã thÓ gi÷ c¸c d÷ liÖu ngay c¶ khi mÊt ®iÖn. - Bé ®Õm giê: 16 - Kho¶ng ®Õm giê: 0.01 ®Õn 9990s - Bé ®Õm: 16, trong ®ã 8 lµ bé ®Õm tÜnh. - Kho¶ng ®Õm: 0 ®Õn 999 (t¨ng hoÆc gi¶m) - Kªnh Vµo/Ra sè: 128 - Pin: Lithium (3.4V/850mA-h) - Tuæi thä cña pin: 5 n¨m - Nguån trung t©m: 24V/0.8A - CÊu tróc cña c¸c m« ®un vµo sè: o 4/8 kªnh vµo 24V DC/7mA o 4 kªnh vµo 24 – 60V DC/7.5mA o 4/8 kªnh vµo 115V AC/10mA o 4/8 kªnh vµo 230V AC/15mA - CÊu tróc cña c¸c m« ®un ra sè: o 4 kªnh ra 24V DC/0.5A o 4 kªnh ra 24V DC/2A o 8 kªnh ra 24V DC/0.5A o 4 kªnh ra 24 – 60V DC/0.5A o 4 kªnh ra 115 – 230V AC/1A o 8 kªnh ra 150 – 230V AC/0.5A o 4 kªnh ra r¬ le: 30V DC/230V AC Nh− vËy ta cã thÓ thÊy 6 r»ng S5-100U cã thÓ sö dông ®−îc trong ®iÒu khiÓn hÖ thèng víi 128 kªnh vµo/ra sè. Ch−¬ng tr×nh ®iÒu
  7. khiÓn kh«ng dµi qu¸ 1024 dßng lÖnh. Sè l−îng biÕn trong ch−¬ng tr×nh nhiÒu nhÊt lµ 1024. Mét chu tr×nh quÐt cña PLC ph¶i nhá 7
  8. h¬n hoÆc b»ng 300ms. §©y lµ PLC thÕ hÖ cña nh÷ng n¨m 90 cña Siemens. Ngµy nµy PLC cña H·ng nµy ®· ph¸t triÓn ®Õn thÕ hÖ S7-400, lµ nh÷ng PLC rÊt m¹nh vµ tèc ®é rÊt cao. C¸c lÖnh cña ch−¬ng tr×nh cña PLC th−êng ®−îc ®−îc gép vµo c¸c khèi ch−¬ng tr×nh con vµ mçi ch−¬ng tr×nh con ®−îc liªn kÕt víi ch−¬ng tr×nh chÝnh. §èi víi c¸c ch−¬ng tr×nh ®¬n gi¶n th× cÊu tróc ch−¬ng tr×nh chØ gåm mét khèi. LÖn h1 LÖn h2 ..... ..... Vßng quÐt .......... ..... ..... ..... ..... LÖnh cuèi §èi víi c¸c ch−¬ng tr×nh lín cã nhiÒu lÖnh lÆp l¹i ng−êi ta cã thÓ viÐt ch−¬ng tr×nh theo d¹ng cã cÊu tróc: HÖ Khèi Khèi Khèi ....... Khèi Phô phô phô Ch−¬ng ®iÒu tr×nh chÝnh Khèi Khèi ....... Khèi hµnh phô phô phô 8
  9. 9